[發明專利]具有多個轉子的風力渦輪機系統

有效

• 申請號: 201780025670.0
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN109072867B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: J·D·格林內特;E·C·L·米蘭達
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D1/02
• 分類號: F03D1/02;F03D7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

本發明涉及一種風力渦輪機系統(1)，其具有安裝到支撐結構(3)的若干個風力渦輪機模塊(2)。一種控制系統，其被構造成確定多個風力渦輪機模塊(2)的具體風力渦輪機模塊(2')的提升命令(21)。該控制系統將提升命令(21)施加到具體風力渦輪機模塊(2’)的相應的轉子葉片槳距調節系統，以便產生與安裝于支撐結構的具體風力渦輪機模塊上的重力反向的升力(F_up)。在一個或多個具體風力渦輪機模塊上提供向上的升力可以減少或消除在支撐結構上的來自風力渦輪機模塊的靜態和/或動態負載。

技術領域

本發明涉及風力渦輪機系統，更具體地涉及具有多個風力渦輪機模塊的風力渦輪機系統，即具有多個轉子的風力渦輪機系統，以及相應的方法、計算機程序產品和控制系統。

背景技術

最常見的風力渦輪機類型是三葉片逆風水平軸風力渦輪機(縮寫為HAWT)。在這種類型的風力渦輪機或風力渦輪發電機中，具有相應葉片的轉子定位在機艙的前面，機艙本身安裝在豎直風力渦輪機塔架的頂部上。

可替代地，具有多個風力渦輪機模塊的風力渦輪機系統可以安裝到支撐結構，例如僅具有單個塔架用于支撐若干個風力渦輪機模塊，風力渦輪機模塊可以沿豎直方向安裝在若干個不同的層中。這種類型的風力渦輪機系統在本領域中也被稱為多轉子陣列型風力渦輪機。與常規HAWT相比，這些風力渦輪機系統具有若干個優點，尤其是與運輸、升級(upscale)和靈活性相關的優點。然而，這種風力渦輪機系統也具有一些缺點，尤其是機械負載將變得更難處理，例如是由于風力渦輪機模塊可能彼此相互作用，并且支撐結構將需要支撐與用于常規HAWT的風力渦輪機塔架相比更復雜的動態負載。多轉子陣列型風力渦輪機的概念已經被知道一段時間，但遺憾的是，相關問題已經成為在風力渦輪機產業中的任何大型商業規模上實施這種風力渦輪機的障礙。

美國專利申請2012/02373346(Gamesa InnovationTechnology SL)公開了一種使用槳距和扭矩控制裝置來抵消轉子不對稱負載(諸如風切變、上升流、偏航失準等)的方法。基于風速/風向測量結果和風力渦輪機的靜態參數和動態參數，槳距命令被添加到轉子葉片的共同槳距，并且提供了抵消效果。然而，本教導是關于常規單轉子風力渦輪機而不關于多轉子陣列式風力渦輪機。

因此，改進的風力渦輪機系統將是有利的，并且尤其是風力渦輪機系統能夠改善對風力渦輪機模塊施加在支撐結構上的動態負載的處理。

發明內容

本發明的一個目的可以被視為提供一種風力渦輪機系統，該風力渦輪機系統具體解決了與具有多個風力渦輪機模塊的風力渦輪機系統中的動態負載有關的上述問題。

通過提供一種風力渦輪機系統，意圖在本發明的第一方面中達到上述目的，該風力渦輪機系統包括：

-安裝到包括塔架的支撐結構的多個風力渦輪機模塊，其中多個風力渦輪機模塊中的每一個包括：

-轉子，

-由轉子驅動的發電系統，以及

-用于使多個轉子葉片變槳的轉子葉片槳距調節系統；

-用于接收與多個風力渦輪機模塊和/或支撐結構相關的負載數據的輸入裝置，以及

-可操作地連接到用于接收負載數據的所述輸入裝置的控制系統，該控制系統被構造成確定用于多個風力渦輪機模塊的具體風力渦輪機模塊的提升命令；

其中控制系統被設置成用于將提升命令施加到所述具體風力渦輪機模塊的相應的轉子葉片槳距調節系統，以便產生與安裝于支撐結構的所述具體風力渦輪機模塊上的重力反向的升力(F_up)。